DE1138156B - Fluessigkeitsgekuehlte, kernlose Drosselspule mit Scheibenwicklung - Google Patents

Description

• Flüssigkeitsgekühlte, kernlose Drosselspule mit Scheibenwicklung Wicklungen aus horizontal angeordneten Scheibenspulen mit großen radialen Abmessungen sind schwer zu kühlen, da sich eine natürliche Kühlmittelströmung vornehmlich in vertikaler Richtung ausbildet und die Spulenzwischenräume unberührt läßt. Bei Hochleistungswicklungen, die eine intensive Flüssigkeitskühlung erfordern, haben Scheibenspulen daher nur sehr beschränkt Anwendung gefunden. So ist es z. B. bekannt, bei einem Transformator einen erzwungenen Kühlmittelstrom zu erzeugen, der sich von unten beginnend abwechselnd von außen nach innen und von innen nach außen radial zwischen den Scheibenspulen hindurchbewegt. Dies wird durch ein umfangreiches Leitsystem, insbesondere durch eine äußere Ummantelung der Wicklung erreicht.
• Bei diesem Kühlsystem werden zwar alle Wicklungsteile gleichmäßig umspült, d. h. der gleiche Kühlmittelstrom führt an allen Spulen vorbei, jedoch tritt ein viel zu großes Temperaturgefälle zwischen der obersten und der untersten Spule auf.
• Ferner sind kernlose Drosselspulen bekannt, deren Scheibenspulen axiale Kühlschlitze aufweisen. Mit Hilfe trichterförmiger Leitwände, die sich jeweils vom Innenrand der einen Spule zum Außenrand der anschließenden Spule erstrecken, wird dabei jeder einzelnen Spule frisches Isoliermittel zugeführt. Bei dieser Kühlanordnung ist jedoch die von den axialen Kühlschlitzen herrührende geringe mechanische Festigkeit der Spulen und deren großer Durchmesser von Nachteil. Außerdem bereitet es Schwierigkeiten, die axialen Preßkräfte und das Spulengewicht, insbesondere im unteren Teil, mit den schrägen Leitwänden abzufangen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten, jeder der Scheibenspulen durch zwangsweise Flüssigkeitsführung nicht nur die gleiche Kühlmittelmenge, sondern auch Kühlmittel gleicher Temperatur zuzuführen. Eine Lösung dieser Aufgabe bei Drosselspulen ohne Kern mit Scheibenwicklung und zwischen den einzelnen Scheibenspulen radial verlaufenden Kühlkanälen ist erfindungsgemäß dadurch möglich, daß die Kühlkanäle über radiale düsenartige Öffnungen mit dem kernlosen Spuleninnenraum in Verbindung stehen und daß in an sich bekannter Weise zwangsweise geförderte Kühlflüssigkeit sich über diese Öffnungen gleichmäßig auf die einzelnen Kühlkanäle verteilt.
• Der Querschnitt des Spuleninnenraumes ist so groß, daß die vertikale Strömung, die das Kühlmittel zu den Austrittsöffnungen im oberen Bereich bringt, praktisch vernachlässigbar ist und damit auch strömungsbedingte Druckunterschiede zwischen höher und tiefer gelegenen Kühhnittelaustrittsstellen entfallen. Es können also gleich große Düsen eingesetzt werden, um garantiert gleich große Kühlmittelströme zu erzeugen.
• Bei einem geringen Temperaturgefälle zwischen äußerem und innerem Spulendurchmesser erhält damit jede Spule die gleiche mittlere Temperatur. Auch Scheibenspulen mit sehr großen radialen Wicklungshöhen, wie sie bei Drosselspulen für Sonderzwecke notwendig sind, können nach der Erfindung ausreichend gekühlt werden.
• Sind nun zwei Drosselspulen mit gemeinsamen Verbindungsjochen überdeckt, so ergibt sich die Schwierigkeit, das Kühlmittel in den Spuleninnenraum einzuführen. Nach einem weiteren Ausbildungsmerkmal des Erfindungsgegenstandes erhält das untere Verbindungsjoch senkrecht zur Schichtfläche und parallel zu den Spannbolzenlöchern verlaufende Bohrungen, in die das Kühlmittel durch Rohre eingeleitet wird. In dem Bereich unter dem Spuleninnenraum münden die Rohre in die ohnehin notwendigen Jochkühlschlitze, so daß das Kühlmittel durch die Schlitze ins Spuleninnere aufsteigen kann. Nach unten und seitlich sind die Schlitze durch U- oder V-förmige Leistenanordnungen abgedichtet.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
• Fig. 1 zeigt die räumliche Darstellung einer Drosselspule mit Verbindungsjochen; Fig. 2 stellt einen Schnitt A-A und Fig. 3 den linken unteren Teil des Schnittes B-B dar. Die Anordnung zur Aufteilung des Kühlmittels auf die einzelnen Spulenzwischenräume ist hier gegenüber Fig. 2 leicht modifiziert dargestellt. Die beiden Verbindungsjoche 1 und 2 sind aus einzelnen langgestreckten Blechpaketen zusammengesetzt und enthalten Trennschlitze zur Kühlung. Die beiden Wicklungen (Drosselhälften) sind mit 3 und 4 bezeichnet. Jede Wicklung besteht aus einzelnen Scheibenspulen, z. B. 5, die mittels Distanzleisten, z. B. 6, gegeneinander abgestützt sind. Der Spuleninnenraum 7 ist nach der Seite durch einen auch als Tragelement dienenden Hohlzylinder 8 und nach oben durch die Abdeckscheibe 9 abgeschlossen. Nach unten steht der Spuleninnenraum über die Kühlschlitze 10 bis 13 mit den Kühhnittelzuflußrohren 14 und 15 in Verbindung. Diese Zuflußrohre durchsetzen das untere Verbindungsjoch 2 von außen bis zu den Blechpaketen 16 und 17. Eine koaxiale, aber engere Bohrung durch die beiden Blechpakete 16 und 17 ermöglicht noch einen zusätzlichen Kühlmittelstrom am inneren Blechpaket 18 vorbei.
• Aus Fig. 3 ist ersichtlich, wie das Austreten des Kühlmittels vom Zuflußrohr 15 nach der Seite und nach unten durch die U-förmige Stützleistenanordnung 19 verhindert ist. Der U-Bogen muß jeweils von einer Seite des Hohlzylinders 8 zur anderen reichen. Die übrigen Stützleisten sind beispielsweise mit 20 und 21 bezeichnet.
• An dem Hohlzylinder 8 sind nun untereinander gleiche Düsen oder Austrittsöffnungen 22 derart angeordnet, daß die Spulenzwischenräume gleichmäßig durchströmt werden. Nach Fig. 2 kann dazu für jeden Spulenzwischenraum eine eigene Lochreihe vorhanden sein oder aber eine gemeinsame Lochreihe speist über Verbindungsspalte, z. B. 23, mehrere Spulenzwischenräume, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Dabei ist beispielsweise jeder dritte Verbindungsspalt durch einen Ring 24 abgedichtet.
• Der Vortel der seitlichen Kühlmitteleinführung -gegebenenfalls auch durch mehr als zwei Rohre -besteht darin, daß das untere Verbindungsjoch 2 mit seiner Unterseite direkt auf eine flache Unterlage, beispielsweise auf den Kesselboden, aufgesetzt werden kann. Auch können die Löcher für die Kühhnittelzuführung zusammen mit den ohnehin notwendigen Spannbolzenlöchern ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand in die Bleche gestanzt werden.
• Die seitliche Kühimitteleinführung zwischen Spule und Joch wäre an sich auch möglich, jedoch würde dadurch der spannungsbedingte Jochabstand zu den Spulen und damit die Bauhöhe vergrößert werden.
• Für gewisse Anforderungen wird darüber hinaus verlangt, den Abstand Spule-Joch sehr klein zu wählen. Für diese Forderungen stellt die dargestellte Kühlmittelführung eine einfache Lösung dar.
• Sollen alle Spulen 5 etwa gleiche Induktivitäten haben und von gleichen Flüssen durchsetzt sein, so ist der Abstand zwischen den Spulen doppelt so groß wie der Abstand zwischen den äußeren Spulen und den Jochen zu wählen, so daß eine Anordnung nach der Erfindung, bei der das Kühlmittel im Jochbereich geführt wird, erhebliche Vereinfachungen ergibt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Flüssigkeitsgekühlte, kernlose Drosselspule mit Scheibenspulenwicklung und zwischen den einzelnen Scheibenspulen radial verlaufenden Kühlkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle über radiale, düsenartige Öffnungen (22) mit dem kernlosen Spuleninnenraum (7) in Verbindung stehen und daß die in an sich bekannterWeise zwangsweise geförderteKühlfiüssigkeit sich über diese Öffnungen gleichmäßig auf die einzelnen Kühlkanäle verteilt.
2. 2. Drosselspule nach Anspruch 1 mit die stirnseitigen Spulenöffnungen überdeckenden Verbindungsjochen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit durch senkrecht zu den geschichteten Jochstücken verlaufende Bohrungen (14,15) und durch mittels Stützleisten (19) zwischen den Jochstücken gebildete Kühlschlitze in .den kernlosen Spuleninnenraum (7) geleitet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1030 449, 1038182.